一些现实应用场合有证件防伪的需求。证件防伪要求在不影响证件使用的前提下对证件进行防伪保护。单一的加密方法会使得密文以乱码的形式出现，如果用单一的加密方法对证件进行加密保护，将会影响到证件的外观，因此很难达到证件防伪的要求。而数字水印技术能够在不影响作品外观的前提下达到版权保护的目的。因此，可以将数字水印技术引入到证件防伪领域。本发明专利技术提出一种基于奇异值均值最高位奇偶性的证件防伪水印算法。将图像分割成互不重叠的子块，对每个子块进行奇异值分解，通过判断每个子块奇异值矩阵所有奇异值的均值的最高位奇偶性产生零水印序列。实验结果表明本发明专利技术具有很强的抵抗打印-扫描攻击的鲁棒性，从而达到证件防伪的目的。
Document anti-counterfeit watermarking algorithm based on highest mean parity of singular value mean
Some practical applications have the need for anti-counterfeit documents. Document anti-counterfeiting requirements, without affecting the use of documents under the premise of the document anti-counterfeiting protection. A single encryption method will make the ciphertext appear in the form of garbled. If a single encryption method is used to encrypt the document, it will affect the appearance of the document, so it is difficult to meet the requirements of the document security. Digital watermarking technology can achieve the purpose of copyright protection without affecting the appearance of the work. Therefore, digital watermarking technology can be introduced into the field of document anti-counterfeiting. The invention provides an anti-counterfeit watermark algorithm for documents based on the highest average parity of the singular values. The image is divided into nonoverlapping sub blocks, and singular values are decomposed for each sub block, and a zero watermark sequence is generated by judging the highest bit parity of the mean values of all singular values of each sub block singular value matrix. The experimental results show that the invention has strong robustness against the printing and scanning attack, thereby achieving the purpose of anti-counterfeit documents.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及证件防伪领域。本专利技术设计一种基于奇异值均值最高位奇偶性的证件 防伪水印算法，对证件进行防伪保护。
技术介绍
一些现实应用场合有证件防伪的需求。证件防伪要求在不影响证件使用的前提下 对证件进行防伪保护。单一的加密方法会使得密文以乱码的形式出现，如果用单一的加密 方法对证件进行加密保护，将会影响到证件的外观，因此很难达到证件防伪的要求。而数字 水印技术能够在不影响作品外观的前提下达到版权保护的目的。因此，一些学者将数字水 印技术引入到证件防伪领域。数字水印证件防伪系统一般可分为证件制作和证件防伪鉴别两部分。制作证件 时，设计算法将具有唯一标识性的水印嵌入数码照片，并打印出来成为证件。防伪鉴别时， 用扫描仪扫描证件，并通过相应的算法提取水印来判断证件的真伪。因此，打印-扫描将会 给水印算法带来严峻的考验。如何抵抗打印-扫描攻击将是数字水印证件防伪系统必须解 决的问题。在抗打印-扫描水印算法研究方面，文献建立打印-扫描失真模型，提出 一种基于傅里叶-梅林变换的抗打印-扫描水印算法。文献提出一种基于混沌和人 眼视觉特性的空间域抗打印-扫描水印算法。文献提出一种同时在空域和频域嵌入 水印的抗打印-扫描水印算法。文献提出一种基于离散余弦变换(Discreet Cosine Transformation,DCT)中频系数次序调整的抗打印-扫描水印算法。文献提出一种基 于DCT中频系数正负号调整的抗打印-扫描水印算法。本专利技术通过实验发现绝大多数子块奇异值矩阵所有奇异值的均值的最高位奇偶 性在打印-扫描前后不会发生改变，从而利用这种不变性并结合零水印技术提出一种证 件防伪水印算法。将图像分割成互不重叠的子块，对每个子块进行奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)，通过判断每个子块奇异值矩阵所有奇异值的均值的最高位奇 偶性产生零水印序列。本专利技术考察了抵抗打印-扫描的鲁棒性。实验结果表明本专利技术在抵 抗打印-扫描表现出很强的鲁棒性，从而达到证件防伪的目的。参考文献Lin Ching-yang, Chang Shih-fu. Distortion modeling and invariant extraction for digital image print-and-scan process//Proceedings of International Symposium on Multimedia Information Processing(ISMIP 99). Taipei, Taiwan, December 1999.Lin Ching-Yang. Public watermarking surviving general scaling and cropping -.an application for print-and-scan process. Multimedia and Security Workshop at ACM Multimedia 990rlando FL, USE,Oct 1999 :41-46.张静，张春田.能抗打印-扫描过程的数字图像水印算法.全国第三届信息隐藏学术研讨会论文集，机械工业出版社，2001 :151-157.Gueluy D，Macq B，Delannay D. A print and scan optimized watermarking scheme. IEEE Transaction on Image Processing,2001 :511-515.牛少彰，钮心忻，杨义先，胡文庆.半色调图像中数据隐藏算法.电子学报， 2004，32(7) :1180-1183.牛少彰，伍宏涛，谢正程，刘歆，杨义先.抗打印扫描数字水印算法的鲁棒性 .中山大学学报(自然科学版)，2004，43 (增刊2) 1-4.温泉，孙锬锋，王树勋.零水印的概念与应用.电子学报，2003，31 O) 214-216.刘瑞祯，谭铁牛.基于奇异值分解的数字图像水印算法.电子学报，2001， 29(2) :168-171.叶天语，马兆丰，钮心忻，杨义先.强鲁棒零水印技术.北京邮电大学学报， 2010，33 (3) :126-129.
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种基于奇异值均值最高位奇偶性的证件防伪水印算法，对 证件进行防伪保护。一种基于奇异值均值最高位奇偶性的证件防伪水印算法，包括以下两个过程A、零水印产生过程；B、零水印提取过程。步骤A进一步包括以下内容Al 将大小为MXN的原始图像分割成不重叠的mXn子块；A2 每个子块进行SVD，MNSk为第k个子块的奇异值矩阵，A 二 1,2,···,——；mnA3 计算每个&所有奇异值的均值，将均值记为nk ；A4 判断每个nk的最高位奇偶性产生原始零水印序列W。即如果nk的最高位 为偶数，则令Wk = O;反之，则令Wk= 1。其中，Wk为W的第k比特。例如，如果Ilk = 870， 其最高位为8，则Wk = 0。步骤B进一步包括以下内容Bl 将大小为MXN的攻击图像分割成互不重叠的mXn子块；MNB2 每个子块进行SVD，S' k为第k个子块的奇异值矩阵，A = 1,2，···，——；mnB3:计算每个S' k所有奇异值的均值，将均值记为η' k；B4:判断每个η' k的最高位奇偶性产生零水印序列W'。即如果η ‘ k的最高 位为偶数，则令W' k = 0;反之，则令W' k=l。其中，w' k为W'的第k比特；B5 计算原始零水印序列W和从攻击图像提取的零水印序列W'之间的相似度。相 似度定义为若γ》U，则认为证件合法，其中υ为阈值。本专利技术为证件防伪提供了一个新方法。本专利技术提出一种基于奇异值均值最高位奇 偶性的证件防伪水印算法。将图像分割成互不重叠的子块，对每个子块进行SVD，通过判断 每个子块奇异值矩阵所有奇异值的均值的最高位奇偶性产生零水印序列。实验结果表明本 专利技术具有很强的抵抗打印-扫描攻击的鲁棒性，从而达到证件防伪的目的。附图说明图1是原始零水印序列产生的算法流程图，图2是零水印序列提取的算法流程图。图3是原始Lena图像，图4是打印-扫描与后处理后的Lena图像。图5是原始Lena图像每个子块奇异值矩阵所有奇异值的均值的最高位奇偶性分 布情况，图6是打印-扫描与后处理后的Lena图像每个子块奇异值矩阵所有奇异值的均值 的最高位奇偶性分布情况。图7是原始Lena图像零水印序列与{0，1}随机均勻分布序列之间的相似度，图8 是原始Lena图像零水印序列与{0，1}随机高斯分布序列之间的相似度。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步描述。1奇异值分解定义二维矩阵A的大小为MXN，其SVD定义为MA = USVt (1)其中S为MXN的奇异值矩阵，U和V都是正交方阵，大小分别为MXM和NXN，“T” 表示转置。A的秩为r，O1, σ2,…，or, or+1,…，个奇异值，其中前r个奇异值Δ 0"是大小递减的正数，剩余N-r个奇异值都为0，且有S= o ^和Δ =diag(0l，σ2，…， σ r) ο2原始零水印序列产生算法图1是原始零水印序列产生的算法流程图，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于奇异值均值最高位奇偶性的证件防伪水印算法，对证件进行防伪保护，包括以下两个过程：Ａ、零水印产生过程；Ｂ、零水印提取过程。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶天语，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：86
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